Le reazioni reversibili si verificano in entrambe le direzioni, ma ogni reazione reversibile si stabilizza in una posizione di "equilibrio". Se si vuole caratterizzare l'equilibrio di tale reazione, la costante di equilibrio descrive l'equilibrio tra i prodotti ei reagenti. Il calcolo della costante di equilibrio richiede la conoscenza delle concentrazioni dei prodotti e dei reagenti nella reazione quando è all'equilibrio. Il valore della costante dipende anche dalla temperatura e dal fatto che la reazione sia esotermica o endotermica.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Per la reazione generica:
aA(g) + bB(g) ⇌ gG(g) + hH(g)
Qui, le lettere minuscole sono il numero di moli di ciascuna, le lettere maiuscole rappresentano i componenti chimici della reazione e le lettere tra parentesi rappresentano lo stato della materia. Si trova la costante di equilibrio della concentrazione con l'espressione:
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]un[B]b
Per le reazioni esotermiche, aumentando la temperatura si riduce il valore della costante, e per le reazioni endotermiche, aumentando la temperatura si aumenta il valore della costante.
Calcolo della costante di equilibrio
La formula della costante di equilibrio fa riferimento ad una generica reazione “omogenea” (dove gli stati della materia per i prodotti e per i reagenti sono gli stessi), che è:
aA(g) + bB(g) ⇌ gG(g) + hH(g)
Dove le lettere minuscole rappresentano i numeri di moli di ciascun componente nella reazione e le lettere maiuscole sostituiscono le sostanze chimiche coinvolte nella reazione e la lettera (g) tra parentesi rappresenta lo stato della materia (gas, in questo Astuccio).
La seguente espressione definisce la costante di equilibrio della concentrazione (Kc):
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]un[B]b
Qui, le parentesi quadre sono per le concentrazioni (in moli per litro) per ciascuno dei componenti della reazione, all'equilibrio. Si noti che le moli di ciascun componente nella reazione originale sono ora esponenti nell'espressione. Se la reazione favorisce i prodotti, il risultato sarà maggiore di 1. Se favorisce i reagenti, sarà inferiore a 1.
Per le reazioni disomogenee, i calcoli sono gli stessi, ad eccezione dei solidi, dei liquidi puri e dei solventi che vengono semplicemente contati come 1 nei calcoli.
La costante di equilibrio della pressione (Kp) è molto simile, ma è usato per reazioni che coinvolgono gas. Al posto delle concentrazioni, utilizza le pressioni parziali di ciascun componente:
Kp = pGg pHh ÷ pUNun pBb
Qui, (pG) è la pressione del componente (G) e così via, e le lettere minuscole rappresentano il numero di moli nell'equazione per la reazione.
Esegui questi calcoli in modo abbastanza simile, ma dipende da quanto conosci le quantità o le pressioni dei prodotti e dei reagenti all'equilibrio. È possibile determinare la costante utilizzando quantità iniziali note e una quantità di equilibrio con un po' di algebra, ma generalmente è più semplice con concentrazioni o pressioni di equilibrio note.
In che modo la temperatura influisce sulla costante di equilibrio
Cambiando la pressione o le concentrazioni delle cose presenti nella miscela non cambia la costante di equilibrio, sebbene entrambe possano influenzare la posizione di equilibrio. Queste modifiche tendono a annullare l'effetto della modifica apportata.
La temperatura, d'altra parte, cambia la costante di equilibrio. Per una reazione esotermica (quelle che rilasciano calore), aumentando la temperatura si riduce il valore della costante di equilibrio. Per le reazioni endotermiche, che assorbono calore, aumentando la temperatura aumenta il valore della costante di equilibrio. La relazione specifica è descritta nell'equazione di van't Hoff:
ln (K2÷ K1) = (−∆H0÷ R) × ( 1/T2 - 1/T1)
Dove (∆H0) è la variazione di entalpia della reazione, (R) è la costante universale dei gas, (T1) e T2) sono le temperature iniziale e finale, e (K1) e (K2) sono i valori iniziale e finale della costante.